Os seres humanos e inúmeras raças alienígenas coexistem na vibrante metrópole interestelar conhecida como Cidade dos Mil Planetas Alpha. Durante séculos, Alpha tem sido um magnífico refúgio de coexistência pacífica entre todas as espécies, prosperando continuamente. Valerian (interpretado por Dane DeHaan) e Laureline (Cara Delevingne) foram escolhidos como guardiões de Alpha, servindo como agentes operacionais do departamento de segurança encarregados de interceptar a transação de um artefacto raro. Este objeto possui uma ligação misteriosa com uma espécie rara que supostamente desaparecera há décadas. Ao chegarem à grandiosa Cidade dos Mil Planetas Alpha, o seu comandante Arun Filitt (Clive Owen) é raptado no centro de comando, levando a dupla a perceber o valor extraordinário do item em seu poder. Na perseguição aos captores, eles descobrem-se envolvidos num crescente incidente interestelar...